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1、】、简述模具材料对模具寿命的影响，总结模具选材的主要原则。答：1）从模具的使用来看，根据模具的工作状况，选用具有适当的强度和韧性匹配的模具，从而使模具寿 命最高；通过适当地热处理与表面处理，使模具内部韧性高、模具表面强度高和耐磨性高，能有效地提 高模具的整体性能及寿命。2）主要原则：（1）使用性能足够：（2）工艺性能良好：（3供应上能保证：（4）经济性合理。2、分析拉深模具的工作条件、主要失效形式、性能要求和材料选用？答：1）工作条件：拉深模具主要用于金属板料的拉深成形，拉深过程中模具的受力状态如课本图7-8所 示。拉深载荷通过凸模圆角部位传给工件，工件外面部分通过凹模端面与压边圈之间向内流动
2、。成形过 程中，工件给凸模圆角半径部分压力4,及摩擦力F4,给凹模圆角半径压力* 3及摩擦力F3,给压 力圈压力F 1和摩擦力FL给凹模端面压力F 2和摩擦力F2.2）主要失效形式：拉深模凸模、凹模和压边圈工作部分没有锋利的尖角，模具零件受力不像冲裁模那样 局限在很小范围内，同时凸凹模间隙一般都比板材厚度大，模具较少出现断裂和娴形变形失效。但拉深 模工作时，板材与凹模和压边圈产生相对运动，存在很大的摩擦，因此拉深模的主要失效形式为磨损， 在磨损形式及机理上，主要表现为粘着磨损。3）4）材料的选用：根据坯料材质的不同，选用与其亲和力小的模具材料。一般来说，坯料为钢板，模具材 料应选用有色金属，反
3、之，坯料为有色金属，模具材料则选用钢和铁。（1）对于圆形件，小批量，可选T8/T10/45钢：（2）对于中批量的中小件,选MnCrW、crWV；（3）对于形状不规则的中小件,选Crl2MoV：（4）对于小件大批量，选硬质合金：（5）时于大型拉延模、汽车覆盖件模，可选铸铁。3、从工艺性能和承载能力角度判断下列钢号属于哪类冷作模具钢：7Cr7Mo2V2Si CH2MoV、Cr4W2MoV GCrIS、9Crl8、W6Mo504V2、5Cr4Mo3SiMnVAI、6CrNiSiMnMoV、9Cr6VV3Mo2V2、 65Cr4W3Mo2VNbo答：7Cr7Mo2V2Si （LD1 钢）、Crl2Mo
4、V （高耐磨钢）、Cr4W2MoV （高碳中格钢）、GCrl5 （高碳低合金钢）、9Crl8 （耐蚀冷作模具钢）、W6Mo5cMV2 （高速钢）、5Cr4Mo3SiMnVAl （基体钢012A1 钢）、6CrNiSiMnMoV （GD 钢高韧性低合金钢）、9Cr6W3Mo2V2 （GV钢）、65Cr4W3Mo2VNb （基体钢65Nb钢）。4、针对型腔复杂、精度要求高和寿命要求长的塑料模具，选材时主要考虑哪些因素？现有T12A和3Cr2Mo （P20）两种材料，请选择最合适的材料，并说明理由？参考答案：1）考虑因素：（1）首先满足材料的使用性能足够原则：（2）考虑材料的工艺性能：如型腔的加工性
5、能：（3） 防止型腔切削加工成形后因淬火处理引起过大的型腔变形：2）合适材料是3Cr2Mo （P20）钢。3Cr2Mo （P20）钢是预硬型塑料模具钢。该钢预先经过了预硬化处理（调质处理），具有较好的综合力学性 能和加工性能，保证了模具的精度和使用性能要求，加工后直接使用，不需要再进行热处理。T12A钢属高碳工具钢，因硬度高、需球化退火才能加工，加工后需进行热处理，山丁模具型腔复杂，易产 生淬火变形，不适合制作此类模具。5、选择压铸模具材料的主要依据有哪些？答：根据压铸摸具的工作条件、性能要求、失效形式和模具要求、预期寿命进行选择: 1）工作条件 （2分）模具温升高和反复加热和冷却作用：工作时
6、与高温液态金属接触，受热时间长，受 热温度高（压铸有色金属时，温度达400-800C；压铸黑色金属时，温度可达1000C以上）；高的压力 （20T20MPa）及金属液流的高速冲刷作用；2）主要失效形式：热疲劳开裂、热磨损和热熔蚀。低温合金压铸，以磨损失效为主（2分）3）主要性能要求：（2分）（1）较高的耐热性和良好的高温力学性能：（2）优良的耐冷热疲劳性和高的导 热性；（3）良好的抗氧化性和耐蚀性；（4）较高的淬透性。4）常用的压铸模用钢 （4分）以鸽系、络系、络铝系热作模具钢为主。要求不高时，可用合金工具钢或 合金结构钢，如 40Cr、 4CrSi、 30CrMnSi、4cz2Si、5CN2
7、Si、5CrNiMo. 5CrMnMo；要求较高时，采 用 4Cr5MoSiV、4Cr5MoSiVk 4Cr5W2VSi. 4Cr5Mo2MnVSi, 4Cr3Mo2MnVNbB. 3Cr3Mo3W2V. 3Cr2W8V 钢等，其 中 4Cr5MoSiVl、3Cr2W8V、4CrSMo2MnVSi、4Cr3Mo2MnVNbB 钢是压铸模常用钢6、分析厚板冲裁模具的工作条件、主要失效形式、性能要求和材料选用？某接触簧片级进模具凸模用 W6Mo5Cr4V2钢制造，寿命只有1000件左右，且主要表现为脆断，请给出改进措施？答：1）工作条件：冲裁模具的工作部位是刃口。冲裁时，刃口受到弯曲和剪切的作用，
8、还要受到冲击。同 时，板料与力口部位产生强烈的摩擦。2）主要失效形式：冲裁模具的主要失效形式是刃口磨损。有时存在不均匀磨损和凸模折断、凹模局部掉块 现象。3）性能要求：高的硬度和耐磨性，足够的抗压、抗弯强度：对于厚板（板厚1. 5mm）,还应具有良好的强韧 性；4）材料选用：选材主要考虑材料的强韧性和高耐磨性。（1）对小批量生产,选T8A、9SiCr、5CrW2Si等钢种:（2）对大批量生产，选用町8Cr4V、W6MO5CMV2钢制作凸模,用Crl2MoV或Crl2MoiVI钢制作凹模;（3）当传统钢种韧性不足,易断裂时，可选用新型模具钢，如LD、65Nb、012AE GD、CHT等钢种。5）
9、改进措施：用W6Mo5cMV2钢制造，发生断裂，说明材料的韧性不足。（1）选用新型模具钢，如GD等改善韧性：（2）热处理工艺采用低温淬火、分级淬火、等温淬火，提高韧性：（3）采用韧性较好的材料，辅以表面处理技术如渗硼、渗金属等。7、模具表面处理的目的是什么？模具表面处理常用的方法有哪些？某M8螺帽冷作模具，选Crl2钢制造, 采用常规淬火、回火工艺处理，使用寿命只有3 000次左右，且发现模具型腔表面磨损严重，有粘模现象, 请提出改进措施？答：模具主要依靠型腔表面进行工作，模具的失效80%以上为表面损伤，如磨损、疲劳、腐蚀等。对模具型腔表面进行处理，可以提高其表面硬度，改变表层化学成分和组织，
10、因而，可以提高其耐 磨性、抗粘附性、疲劳抗力和耐腐蚀性等。不仅可以有效地延长模具的使用寿命，降低生产成本，而且还 能提高被加工件的表面质量。表面处理方法很多，用于各类模具都有很好的效果，常用的表面处理方法主要是化学热处理和表面 覆盖技术M8螺帽模具，选Crl2钢。采用常规淬火、回火工艺，使用寿命只有3 000多次；经固体渗硼处理后 寿命为25 000-30000次；在渗硼的基础上进行离子渗硫处理，寿命达到100000次，且克服了粘模现象。8、何谓时效硬化型塑料模具钢？简述其性能及应用特点？答：时效硬化型塑料模具钢是指一类低碳、主要含Ni、Cu等合金元素的抗腐蚀塑料模具用钢。这类钢经固 溶处理+
11、失效处理后，具有高的强度、硬度，高的抗腐蚀性和高的加工精度。常用钢种：25CrNi3MoAh属低碳低银时效硬化型塑料模具钢，我国自行研制开发，主要特点是：钢中碳和银含量 低，价格远低于马氏体时效钢，适用普通和高精密和各种塑料模具.18Ni类钢：屈低碳马氏体时效型模具钢，C极低，目的是为改善钢的韧性。依据屈服强度可分为1400, 1700, 2100MPa 三个级别。18Ni类钢主要用于制作精度高、超镜面、型腔复杂、大截面、大批量生产的塑料模具06Ni6CrMoVTiAl （06钢）和10Ni3CuAlMoS （PMS）属新型塑料模具钢,具有良好的加工性能和综合力学 性能，制品表面粗糙度低，应用
12、越来越广泛。热处理工艺特点及应用：分两个步骤，1）固溶处理，将钢加热至高温，使合金元素充分溶入奥氏体：2）时效处理.，使模具达到所需的力学性能。碳含量低、合金元素含量较高，经固溶处理后为单一组织的过饱和固溶体，处于软化状态。较低温度时效处理后，固溶体中能析出细小弥散的金属化合物，使模具钢的强度和硬度大大提高，此过 程中，尺寸和形状变化极小。抛光性和表面刻蚀性良好。应用：适合制作强度和韧性、尺寸精度、表面粗糙度和耐磨性都要求较高的塑料模具，以及透明塑料模具 等。9、模具表面处理的目的是什么？模具表面处理常用的方法有哪些？某筲合金热挤压模具，用传统工具钢 制造，挤压温度在132（TC以上时，只能进
13、行1次作业，模具被严重磨损，且挤压材料因表面被合金化而 变质，请给出改进措施？模具主要依靠型腔表面进行工作，模具的失效80%以上为表面损伤，如磨损、疲劳、腐蚀等。对模具型腔表面进行处理，可以提高其表面硬度，改变衣层化学成分和组织，因而，可以提高其耐磨 性、抗粘附性、疲劳抗力和耐腐蚀性等。不仅可以有效地延长模具的使用寿命，降低生产成本，而且还能 提高被加工件的表面质量。表面处理方法很多，用于各类模具都有很好的效果，常用的表面处理方法主要是化学热处理和表面覆 盖技术加工高熔点金属的热挤压模，当挤压温度在1320以上时只能进行一次作业：喷涂0.5T. 0mm的氧化铝涂 层后，挤压温度可达1650C喷
14、涂氧化钠涂层，挤压温度可2370C,模具工作寿命延长570倍。10、选择塑料模具材料的依据有哪些？请为下列工作条件下的塑料模具选用材料：（1）形状简单，精度要求 低、批量不大的塑料注射模具；（2）大型、复杂、产品批量大的塑料注射模具。（3）高耐磨、高精度、型腔复 杂的塑料模具：（4）耐腐蚀、高精度塑料模具。对某些高速成型的塑料制品模具，工作时模具表面的工作温 度短时间内会达到400C,请选择模具材料，说明原因？答：1、根据模具服役条件和质量要求选择模具材料（1）模具型腔表面要求高硬度、耐磨，而心部具有较好韧性的塑料模具，可选用渗碳型塑料模具钢制造。 如尺寸较小且型腔不太复杂时，可选用淬透性相对
15、较小的渗碳型里!料模具钢，如20、20Cr钢等；对于尺寸 较大、型腔复杂的塑料模具，可以选用淬透性较好的渗碳型塑料模具钢，如12CrNi3A、12CrNi4A等。（2）模具型腔复杂、精度要求高和寿命要求长的塑料模具，为防止型腔切削加工成形后因淬火处理引起过 大的型腔变形，保证模具的精度和使用性能，选用预硬型塑料模具钢。如40Cr、3Cr2Mo （P20）. 3Cr2NiMo. 4Cr5MoSiVl 钢等。（3）以玻璃纤维做填充剂的注射模具，要求较高的硬度、耐磨性、抗压强度、韧性、抛光性和电加工等综 合行能，为防止模具型腔表面过早磨损或局部变形，可选用整体淬硬型塑料模具钢，如T8A、T10A.
16、9SiCr.CrWMn、Crl2Vl 和 Crl2M。等,也可选用 25CrNi3MoAl、18Ni、06Ni6CrMoVTiAl (06 Ni 钢)等时效硬化钢。(4)聚氯乙烯、聚苯乙烯和ABS加抗燃树脂等为原料的塑料制品，成型过程中会分解出腐蚀性气体，对模 具产生腐蚀性作用，可选用耐蚀性塑料模具钢。常用的有9Crl8、Crl8MoV Crl4Mo4V. 4Crl3、 0Crl6Ni4Cu3Nb (PCR)等：也可选用普通材料制作模具，再进行镀辂或其他耐腐蚀的表面处理。(5)要求型腔表而粗糙度低、光亮度高、尺寸和形状精度高、型腔复杂，以及具有镜面抛光性和高耐磨性 要求的透明制品塑料模具，如汽
17、车灯即、汽车仪表盘、电视机、电话机外壳等，选用能获得高硬度的超纯 净钢。PMS、06Ni和18 Ni等时效硬化钢是较理想的材料,预硬化型钢P20系列、5NiSCa和8Cr2S等，镜 面抛光性中等，也可选用。(6)高速成型的塑料制品，其模具表面的工作温度短时间内会超过400。为保证模具的使用精度，防止 塑料制件在脱模后由于温度过高而变形，模具材料应该具有良好的导热性能，可选用镀青铜或高强度铝合 金来制造。(7)塑料制件形状越复杂，模具型腔的加工越困难，须选用加工性能好和热处理变形小的模具材料：塑料 制件越大，型腔的切削加工量也越大，切削力也大，此时模具材料最好选用易切削钢；塑料制件较小时， 模具
18、型腔体积小，切削量和切削力通常也较小，所以小型模具往往可以选用预硬化型塑料模具钢。(8)若要求塑料模具的交货时间越短越好，采用铸造尤其是精密铸造方法制造溺料模是缩短加工周期的好 方法，此时可选用特别适合于精铸成型的铝合金或锌合金。时于钢制塑料模，若选用易切削预硬化钢，也 可以大大缩短制模周期。2、根据塑料制品的生产批量选择模具材料(1)生产批量较小时;为降低模具造价，可选用较普通的材料，如铝合金、锌合金、碳素钢及合金结构钢 等来制造模具；(2)生产批量较大时，应根据模具工作条件和对模具质量的要求来选材，一般选用高级优质的塑料模具钢。 3、(1)形状简单，精度要求低、批量不大的溺料模；选普通材料如碳素钢或合金钢等，例45,，10Cr (2)高耐磨、高精度、型腔复杂的塑料模：选用预硬型塑料模具钢。如3Cr2Mo(P20), 3Cr2NiMo. 4Cr5.MoSiVl 钢等(3)大型、复杂、产品批量大的塑料注射摸；选PMS、06Ni和18 Ni等时效硬化钢或预硬化型钢P20系列。 (4)耐蚀、高精度塑料模具；常用 9Crl8s Crl8Mo Crl4Mo4V. 4Crl3、0Crl6Ni4Cu3Nb (PCR)等；也可选 用普通材料制作模具，再进行镀铭或其他耐腐蚀的表面处理。